NAND Flash文件系统方案及其可靠性设计

NAND Flash具有高存储密度和高存储速率的特点,在嵌入式系统领域得到了广泛应用,如何使其文件系统的性能最优化成为本文讨论的主题。本文首先提出文件系统的设计方法,主要阐述面向嵌入式应用的FAT文件系统;接着,针对NAND Flash存在固有的坏块这一弱点,为了提高整个系统的可靠性,提出一种利用嵌入式文件系统进行坏块处理的策略,核心思想为利用Flash存储器上未使用空间来代替坏块,同时,在FAT表中标记出损坏的坏的信息,避免以后对坏块进行读写。本策略经项目的具体应用证明,具有较高可靠性。     

基于地址映射的NAND Flash控制器设计

针对嵌入式数据采集系统对NAND Flash进行读写控制时出现的坏块问题和磨损失衡问题,对数据采集系统的工作特点进行分析,借鉴闪存转换层的思想,提出了一种基于地址映射的NAND Flash控制方法,通过建立、维护、查询NAND Flash存储块逻辑地址与物理地址之间的映射关系表,实现NAND Flash的坏块管理和磨损均衡功能,同时介绍了使用地址映射方法的NAND Flash控制器设计过程;仿真测试和实际应用结果表明,基于地址映射方法设计的NAND Flash控制器能够识别、管理出厂坏块和突发坏块,均衡存储块的磨损,提高嵌入式数据采集系统的可靠性;该方法实现过程简单,无需移植文件系统,硬件资源要求低,为嵌入式数据采集系统中NAND Flash的读写控制提供了新的思路。     

基于NAND Flash的转译层的设计

基于NAND Flash的嵌入式存储系统以其轻巧便携、读写速度快等特点成为当前嵌入式存储系统的主流配置.但由于固有坏块以及在擦、写过程中随机产生的坏块影响了NAND Flash的实际应用,所设计的NAND Flash的驱动转译层具有坏块管理机制并实现上层文件系统的连续读写功能.     

机载数据加卸载卡的设计与实现

为满足飞机座舱飞行数据加卸载需要,设计了基于NAND Flash的USB2.0接口的机载数据加卸载卡.硬件设计上集成了紧急情况下毁钥功能以确保数据的安全性,软件设计中采用基于NAND Flash的FAT文件系统实现数据管理;通过地址重映射将NAND Flash出厂或使用过程中产生的坏块映射到预留的块中实现坏块管理;按时间标记转移静态信息实现损耗均衡.应用到某型飞机中,结果表明,该机载数据加卸载卡在Windows和VxWorks平台下运行良好,具有保密、便携、抗震性强、无噪声、低功耗等优点.     

基于NAND型闪存的嵌入式文件系统设计

由于具有高密度和良好的存取速率等特点,NAND型闪存在嵌入式系统领域中被广泛应用,但其所固有的擦除－写入更新机制以及高坏块率等特性却又成为其在应用中的障碍。提出了一种基于NAND型闪存的日志结构嵌入式文件系统,用于充分利用NAND型闪存的优势并克服其缺陷。文件系统在嵌入式Linux操作系统中予以实现,并进行了性能测试。     

FAT文件系统在NAND Flash存储器上的改进设计

嵌入式系统的大量数据都存储在其Flash芯片上。根据Flash器件的固有特性,构建一个适合管理NAND Flash存储器的FAT文件系统,并阐述具体的设计思想。该系统改进了FAT表和FRT表的存储方式,延长了存储器的使用寿命,提高了稳定性。     

基于Nand Flash的嵌入式文件系统设计

随着嵌入式系统越来越广泛的应用,嵌入式系统中的数据存储和数据管理已经成为一个重要的研究课题.文中克服了Nand Flash存储介质的固有的缺点,在FAT16文件系统的基本原理之上提出了改进方案,较好地解决了以扇区为单位的文件系统和以块为单位的Flash之间的矛盾,使FAT16成为适合嵌入式系统应用的文件系统.文中采用缓存技术,实现了基于Nand Flash K9F2808的嵌入式FAT16文件系统,对外提供了对文件和文件目录操作的各种API函数.本文件系统已应用在嵌入式医疗血液检测设备上,速度性和稳定性都满足应用要求,表明本文件系统的设计的合理性.     

支持Yaffs2文件系统的U-Boot的实现

为了在大容量NAND Flash存储器中运行Yaffs2(yet another flash file system)文件系统,分析了Yaffs2文件系统的结构、原理、性能和嵌入式系统中启动代码U-Boot的功能.在此基础上对U-Boot进行了改进.实现了在嵌入式系统的开发过程中用U-Boot向大容量NAND Flash中写入Yaffs2文件系统,并将其成功应用在正在开发的嵌入式手持设备中,从而可以方便地使用大容量的NAND Flash存储器.     

基于NAND FLASH的ASIX OS Ⅱ文件系统的设计

文中论述在嵌入式系统中建立文件系统的重要性,采用东南大学自主研发的SEP3203作为主芯片,提出将FAT16文件系统应用于嵌入式操作系统ASIX OSⅡ的方案,提供了ASIX OSⅡ的API接口,便于移植。并对通用FAT文件系统应用于嵌入式设备的不稳定性进行改进,提出改进措施提高文件系统用于NAND FLASH的使用寿命。     

NAND Flash上均匀损耗与掉电恢复在线测试

NAND Flash以其大容量、低价格等优势迅速成为嵌入式系统存储的新宠,因此其上的文件系统研究也日益广泛.本文简要介绍了常用的NAND Flash文件系统YAFFS,并针对YAFFS在均匀损耗和掉电恢复方面进行在线测试.在给出测试结果的同时,着重研究嵌入式软件测试方案和方法;对测试结果进行分析,并提出改进方案和适用环境.     

大容量NAND Flash文件系统转换层优化设计

针对基于NAND Flash转换层(NFTL)架构的Flash文件系统在大容量NAND Flash设备上存在的性能不足,本文分析了NFTL的存储管理机制,基于vxworks嵌入式系统平台提出了对NFTL模块的优化设计方法并进行了具体实现。实验表明,优化后的NFTL模块有效提高了文件系统的读写性能,缩短了加载时间。     

基于FPGA的NAND Flash坏块处理方法

针对NAND Flash在存储数据时对可靠性的要求,分析传统坏块管理方式的弊端,提出一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的坏块处理方案,采用在FPGA内部建立屏蔽坏块函数的方法屏蔽坏块。该方法彻底屏蔽对坏块的操作,可以实现对Flash的可靠存储。实际工程应用证明其具有较高的可靠性。 关键词：     

一种适用FADEC的NAND Flash文件存储系统

NAND Flash具有容量大、存取数据快的优点.但是,在使用过程中NAND Flash会产生坏块,且坏块是随机分布的.因此,操作NAND Flash需要相当的技巧,不能往坏块里写入数据.同时,NAND Flash更容易发生位翻转,需要使用ECC算法确保信息的正确性.在航空发动机上NAND Flash主要用来记录发动机控制(FADEC)的历史数据.FADEC的历史数据记录要求大容量、实时性和正确性.提出的适用FADEC的NAND Flash的文件存储系统(FFS_N)可以有效地解决NAND Flash使用上的问题,同时满足航空发动机控制历史数据记录要求.     

基于NiosⅡ的NAND Flash控制器设计

介绍了一种基于NiosⅡ的NAND Flash控制器,对三星公司的K9WAG08U1A型NAND Flash芯片的坏块的查询方法进行了讨论.提出了一种基于FPGA的坏块处理方法,并对硬件系统进行了比较详细的介绍.论文系统采用Altera公司的FPGA（现场可编程门阵列）进行开发,通过USB进行数据的传输,通过NiosⅡ对系统进行整体调度,实现了屏蔽对坏块的操作,实现对Flash的可靠存储.     

Yaffs2文件系统中对NAND Flash磨损均衡的改进

针对以NAND Flash为存储介质时Yaffs2文件系统存在磨损均衡的缺陷,通过改进回收块选择机制,并在数据更新中引入冷热数据分离策略,从而改善NAND Flash的磨损均衡性能.实验借助Qemu软件建立Linux嵌入式仿真平台,从总擦除次数、最大最小擦除次数差值和块擦除次数标准差等方面进行对比.实验结果表明,在改进后的Yaffs2文件系统下NAND Flash的磨损均衡效果有明显提升,这有益于延长NAND Flash的使用寿命.     

基于ARM的引导加载技术的研究与实现

为了减小嵌人式系统的体积和价格,对嵌入式中两种主要的闪存:NOR Flash and NAND Flash进行了研究.由于NOR Flash存在布线多、成本高、存储容量小、擦写速度慢等缺点,根据嵌入式系统可裁减可移植的特点,在对ARM处理器的启动方式进行分析和比较的基础上,裁掉NOR Flash芯片,仅用NAND Flash芯片引导和启动系统.并着重阐述了采用有效的存储结构提供可靠的坏块管理机制,采用多级引导方式,实现基于NAND Flash的引导.从而节省NOR Flash芯片,降低了成本.     

基于ARM的引导加载技术的研究与实现

为了减小嵌入式系统的体积和价格,对嵌入式中两种主要的闪存：NOR Flash and NAND Flash进行了研究。由于NOR Flash存在布线多、成本高、存储容量小、擦写速度慢等缺点,根据嵌入式系统可裁减可移植的特点,在对ARM处理器的启动方式进行分析和比较的基础上,裁掉NOR Flash芯片,仅用NAND Flash芯片引导和启动系统。并着重阐述了采用有效的存储结构提供可靠的坏块管理机制,采用多级引导方式,实现基于NAND Flash的引导。从而节省NOR Flash芯片,降低了成本。     

基于NAND Flash的FFS设计与实现

NAND Flash以其大容量低价格等优势迅速成为嵌入式系统存储的新宠,因此研究其上的文件系统也日益重要。本文先分析了：NAND Flash上FFS的功能结构,然后给出了一个在无OS支持的嵌入式系统中,可与Windows文件系统完全兼容的FFS的设计和实现方案。     

嵌入式工业控制系统的Flash文件存储系统

本文根据工业控制系统的要求，并针对Nand型Flash存储器的特点，设计了一个适合嵌入式系统需要的文件系统。本文件系统利用了原有的FAT文件系统，设计一个Flash存储器IO接口设计与之相组合，组成一个完整的文件系统。设计时遵循文件系统的规范，制定了统一的接口和标准的API函数，具有良好的可移植性和兼容性。     

Ramdisk技术应用于RTEMS文件系统的研究

目前大多数嵌入式系统使用基于Flash设备的文件系统,但由于Flash设备成本较高、速度较慢,并不适合对数据进行频繁的访问和查询,因此在这种情况下,考虑选用在嵌入式设备中成本低、容量大、速度快的内存上来建立文件系统。利用Ramdisk技术在内存中模拟磁盘设备,配置并初始化Ramdisk,在经过分析FAT分区组织形式的基础上编写格式化函数将Ramdisk格式化为FAT文件系统,从而实现了RTEMS上文件系统的创建。